CN114664493A - 具有改进的火焰下性能的中压电缆 - Google Patents

具有改进的火焰下性能的中压电缆 Download PDF

Info

Publication number
CN114664493A
CN114664493A CN202111540622.XA CN202111540622A CN114664493A CN 114664493 A CN114664493 A CN 114664493A CN 202111540622 A CN202111540622 A CN 202111540622A CN 114664493 A CN114664493 A CN 114664493A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable
layer
ls0h
polymer
polyethylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111540622.XA
Other languages
English (en)
Inventor
Z·西林
B·奥祖德米尔
S·布宇克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prysmian SpA
Original Assignee
Prysmian SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prysmian SpA filed Critical Prysmian SpA
Publication of CN114664493A publication Critical patent/CN114664493A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/346—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/002—Inhomogeneous material in general
    • H01B3/006—Other inhomogeneous material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/024—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of braided metal wire

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

公开了一种中压电缆(10)，其包含：‑导体(11)；‑内半导体层(12)；‑绝缘层(13)；‑外半导体层(14)；‑金属丝网(15)；‑安排在相对于所述金属丝网(15)来说径向外部位置且互穿在所述金属丝网(15)内的填料层(16)，所述填料层(16)由包含密度低于0.93g/cm3的聚乙烯均聚物和/或共聚物以及金属氢氧化物的、挤出的弹性体低烟零卤素(LS0H)组合物制成；和‑外护套(17)，所述外护套(17)由低烟零卤素(LS0H)组合物制成，所述低烟零卤素(LS0H)组合物包含EVA聚合物和密度低于0.93g/cm3的聚乙烯均聚物和/或共聚物的聚合物混合物，所述聚合物混合物加载有金属氢氧化物和层状硅酸盐粘土。

Description

具有改进的火焰下性能的中压电缆
技术领域
本公开涉及具有改进的火焰下性能的中压电缆。
特别地，本公开涉及中压电缆，其当暴露于高温时如在着火的情况下基本没有滴下(燃烧液滴的出现)。
现有技术
用在工业设备如岸上和海上装置或用在公共基础设施如地下管线中的电缆要求在火灾爆发之前维持所述设备或基础设施的运行一段时间以允许人员疏散。
由于越来越多的设备运行在工业设备和公共基础设施中的电力***中，特别是运行在中压***中，需要具有耐火中压电缆。
典型地，中压(MV)电缆包含芯和安排在相对于所述芯来说径向外部位置的外护套。所述芯包含导体、安排在相对于所述导体来说径向外部位置的绝缘***和安排在相对于所述绝缘***来说径向外部位置的导电屏蔽物。
绝缘***典型地包括安排在相对于所述导体来说径向外部位置的第一半导体层、安排在相对于所述第一半导体层来说径向外部位置的绝缘层和安排在相对于所述绝缘层来说径向外部位置的第二半导体层。
电缆的耐火性能可以通过一个或多个挡火层来保证，所述一个或多个挡火层例如被围绕所述导体且与所述导体直接接触地提供、围绕所述电缆芯提供和/或作为所述电缆外护套的一部分提供。
例如，MV电缆可以包括安排在相对于导电屏蔽物来说径向外部位置的挡火层，其***所述导电屏蔽物和所述外护套之间。
在着火的情况下，挡火层应显示某些性能，所述性能可以按照国家和/或国际标准评价且由国家和/或国际标准证明。特别地，国际资格标准要求电缆在着火的情况下具有有限的火势蔓延和毒烟产生以及低或无燃烧液滴产生。为了改善在着火情况下的安全性的目的，关于电缆所要求的性能，这样的标准是越来越严格的。
用于改善电缆如MV电缆在着火情况下的性能的一种方法是给它们提供由低烟和无卤(LS0H)材料制成的涂层，所述低烟和无卤材料由填充有无机氢氧化物填料如氢氧化镁和/或氢氧化铝的基础聚合物(例如聚乙烯和/或聚乙烯共聚物或衍生物，任选交联的)获得。
然而，这样的LS0H材料仅通过阻燃作用帮助电缆的耐火性，但是当电缆暴露于高温时例如在着火的情况下不防止燃烧液滴的形成。另外，为了获得合适的阻燃性能，要求高含量的填料，这可能导致所述电缆涂层的机械性能的降低。
结果，许多MV电缆显示例如仅得到现行国际标准如欧洲标准EN 50399：2011/A1(2016)的较低分类的证书或者可能甚至不符合这样的标准或它们中的一些的合适着火下性能，特别是与在燃烧过程中液滴产生相关联的性能。
WO2008071237涉及电力传输电缆，其具有包含内层和外层的阻燃的无卤护套。所述电缆可以是包含三个导体和电线软材料的中压电缆。所述电线软材料被呈铜编织物形式的铠装层包围。所述铠装层又被包含内层和外层的护套包围。所述内层的聚合物材料是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和/或乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物，并且加载有阻燃填料如氢氧化镁或氢氧化铝。所述外层的聚合物材料是乙烯-丙烯酸烷基酯共聚物，并且加载有类似于内层的那些阻燃填料的阻燃填料。
US6998536涉及电缆护套，特别是用于通讯电缆的护套，例如由被包含至少一个内层和外层的护套包围的多个电缆芯构成的电缆。所述外层由无卤阻燃组合物制成，所述无卤阻燃组合物含有聚合物基质和至少一种阻燃添加剂的混合物。所述基质选自聚乙烯、乙烯共聚物 (EVA)和它们的混合物。所述添加剂由第一和第二无机化合物构成，所述第一无机化合物被称为“层状硅酸盐”，例如粘土。在这样的粘土中，可以使用蒙脱土、膨润土、贝得石和它们的混合物。所述第二无机化合物可以是强酸，例如硫酸。
US20050045368涉及可用作护套的、具有高水平阻燃剂的无卤电线和电缆双层构造物。所述电缆包含外保护膨胀型层，其被挤出在无卤阻燃聚烯烃内层上作为双层。所述内阻燃夹套包含含有无卤阻燃添加剂如氢氧化镁的聚烯烃基础树脂(LLDPE，茂金属或单中心)。所述外层包含含有膨胀型填料添加剂的聚丙烯基础树脂。
US7504451涉及包含聚合物和协同阻燃添加剂组合的聚合物组合物，所述协同阻燃添加剂组合包含纳米粘土和第二填料。所述第二填料可以是已知的阻燃剂，例如三氢氧化铝(ATH)。合适的聚合物的实例包括聚乙烯例如EVA。所述组合物据说用于电力传输用电缆。所述涂层可以是例如护套、夹套或绝缘层。当单独使用时，ATH和纳米粘土都不会给出足够强的烧焦性能。结果证实，获得强的烧焦性能的唯一方式是一起使用二者。
本公开的概述
本公开的一个主要目的是提供中压(MV)电缆，其具有改善的耐火性能，特别是当暴露于高温时如在着火的情况下基本上没有滴下(燃烧液滴的出现)，从而满足按照现行国际标准中尽可能高的这样标准中分类的更严苛质量要求。
本公开的另一个目的是提供上述MV电缆，其除在火焰下基本上没有滴下外还保持好的机械性能且是容易加工的，特别是在挤出方法中。
本申请人发现，当MV电缆具有包围并互穿进电缆的导电屏蔽物的金属丝网的填料层时，MV电缆显示改善的火焰下性能，特别是在火焰下没有滴下。所述填料层由挤出的弹性体低烟零卤素(LS0H)聚合物组合物制成，所述组合物包含密度低于0.93g/cm3的聚乙烯(PE)和金属氢氧化物。由一种组合物制成的外护套被提供以与所述填料层直接接触，所述组合物包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和密度低于0.93 g/cm3的聚乙烯的聚合物混合物，添加有金属氢氧化物和层状硅酸盐粘土。
因此，本公开涉及MV电缆，其包含：
-导体；
-安排在相对于所述导体来说径向外部位置的内半导体层；
-安排在相对于所述内半导体层来说径向外部位置且直接接触所述内半导体层的绝缘层；
-安排在相对于所述绝缘层来说径向外部位置且直接接触所述绝缘层的外半导体层；
-安排在相对于所述外半导体层来说径向外部位置的金属丝网；
-安排在相对于所述金属丝网来说径向外部位置且互穿在所述金属丝网内的填料层，所述填料层由包含密度低于0.93g/cm3的聚乙烯均聚物和/或共聚物以及金属氢氧化物的、挤出的弹性体低烟零卤素 (LS0H)组合物制成；和
-安排在相对于所述填料层来说径向外部位置且直接接触所述填料层的外护套，所述外护套由低烟零卤素(LS0H)组合物制成，该低烟零卤素(LS0H)组合物包含EVA聚合物和密度低于0.93g/cm3的聚乙烯均聚物和/或共聚物的聚合物混合物，所述聚合物混合物加载有金属氢氧化物和层状硅酸盐粘土。
本申请人发现，具有由上面规定的组合物制成的包围和互穿进金属丝网的填料层和外护套(例如最外层)的组合的MV电缆具有改善的对火焰反应，在燃烧过程中基本上没有滴下，这允许所述电缆被证明通过较高分类的特定资格标准。
另外，本申请人发现，提供上述包围和互穿进金属丝网的填料层以及外护套可以赋予电缆改善的火焰下性能，特别是在火焰下无滴下，而不会损害其机械性能以及形成所述填料层和所述外护套的聚合物材料的加工容易性，特别是在挤出步骤中。
附图简要说明
图1显示了按照本公开的一个实施方案的MV电缆10。
详细描述
就本说明书和所附权利要求书而言，措辞“一”或“一种”应被理解为包括一种或至少一种，并且所述单数形式还包括多数形式，除非显而易见地是其它含义。这样表述仅是为了方便和给出本公开的一般意思。
在本说明书和所附权利要求书内，除非另外指明，所有表达量、数量、百分比等的数值都应被理解为在所有情况下由术语“约”修饰。而且，所有范围包括所公开的最大值和最小值的任何组合并包括其间的任何中间范围，其可以被在其中具体列举或者可以没有被在其中具体列举。
而且，在本说明书中，应理解在上面和下面具体描述的技术特征可以以任何方式彼此组合，构成本公开的进一步的实施方案，为了简洁所述实施方案可能没有被具体描述，但是其落在本公开的范围内。
在本说明书和权利要求书中，除非另外指明，在聚合物组合物中组分的量被作为基于组合物的总重量计的重量百分比给出，和/或以 phr给出，其中术语“phr”被用于指明重量份/100重量份基础聚合物材料。
本公开的电缆尤其但非排他地可以被用于中压(MV)应用。在本说明书和所附权利要求书中，所谓“中压”是指1kV-35kV范围内的电压。
本公开的电缆特别适合在工业设备和公共基础设施中传输和分配电流。
通过以下参考附图1对本公开的一些示例性实施方案的详细描述，本公开的进一步的特征和优势将变得显而易见，这样的说明仅被作为非限制性实例提供，其中在附图1中显示了本公开的中压电缆的示意性截面图。
在图1中显示了按照本公开的非限制性实施方案的MV电缆10。
电缆10包含单一芯，其包含由导电材料如铝、铜或它们的复合材料制成的导体11。所述导体11可以呈实心棒或金属线束如绞合金属线束的形式。例如，所述导体10可以包含镀锡绞合铜线和压缩铜线。
所述芯可以包括单一导体或多个导体，其中每个导体被上面和下面描述的绝缘***(内半导体层+绝缘层+外半导体层)包围。
所述导体11被绝缘***电绝缘，所述绝缘***包含安排在相对于所述导体11来说径向外部位置且与其直接接触的内半导体层12、安排在相对于所述内半导体层12来说径向外部位置且与其直接接触的绝缘层13和安排在相对于所述绝缘层13来说径向外部位置且与其直接接触的外半导体层14。
内半导体层12通过将电荷均匀分布在导体11的表面上来减轻电缆10内电场的峰。而且，所述内半导体层12通过填满可能在所述导体11和所述绝缘层13之间形成的间隙而使绝缘层13的降解最小化。
绝缘层13将所述导体11与外部电绝缘，使得电流不能流到所述电缆10的外面。
外半导体层14将电应力均匀分布在所述绝缘***内。
形成所述绝缘***的层12、13和14中的每一个层可以被挤出。在一个实施方案中，形成所述绝缘***的所述层12、13和14被共挤出。
电缆10还包括导电屏蔽物15，其由金属丝网以及在本实施方案中在所述金属丝网径向外侧且与其直接接触的金属粘结胶带15a制成。所述导电屏蔽物可以由铜、铝、铜合金、铝合金或它们的组合制成。
例如，所述导电屏蔽物15可以由镀锡退火铜线和铜粘结胶带制成。所述导电屏蔽物15可以使所述电缆10接地。
电缆10还包括安排在相对于所述导电屏蔽物15、15a来说径向外部位置的填料层16。
按照本公开，所述填料层16由LS0H组合物制成，所述LS0H组合物包含密度低于0.93g/cm3的聚乙烯(PE)和金属氢氧化物。所述填料层16被挤出(例如通过加压挤出)在所述导电屏蔽物15上并进入和填充所述金属丝网和所述导电屏蔽物15的金属粘结胶带15a之间的间隙。
电缆10还包括安排在相对于所述填料层16来说径向外部位置且直接接触所述填料层16的外护套17。按照本公开，所述外护套17由低烟零卤素(LS0H)聚合物组合物制成，所述低烟零卤素(LS0H)聚合物组合物包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和密度低于0.93g/cm3的聚乙烯的混合物，添加有金属氢氧化物和层状硅酸盐粘土。
由上面规定的组合物制成的填料层16和外护套17的组合提供了阻挡火焰向电缆10的最内层蔓延的阻挡物，并且当暴露于高温时如在着火的情况下防止燃烧液滴形成。
在本公开的电缆中，所述内半导体层、所述绝缘层和所述外半导体层(在下文中也统称为“绝缘***”)可以由聚合物材料制成。合适的聚合物材料包括聚乙烯均聚物或共聚物，聚丙烯聚合物，和它们的共混物。
适合用于所述内半导体层(12)、所述绝缘层(13)和所述外半导体层(14)的乙烯均聚物或共聚物的实例包括聚丙烯均聚物和共聚物，中密度聚乙烯(MDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，极低密度聚乙烯(VLDPE)，超低密度聚乙烯(ULDPE)，乙烯与一种或多种具有3-12个碳原子，例如4-8个碳原子的α-烯烃的共聚物，如二元乙丙橡胶(EPR)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)，任选地包含二烯，例如三元乙丙橡胶(EPDM)共聚物。所述α-烯烃的实例是丙烯，1-丁烯，1-己烯，4-甲基-1-戊烯，和1- 辛烯。所述绝缘***的材料可以是交联的，例如通过过氧化物交联剂。
基于丙烯的材料的实例是WO02/03398，WO04/066317， WO04/066318，WO07/048422，WO11/092533和WO08/058572中公开的那些基于丙烯的材料。
半导体层材料还包含合适量的导电填料，例如炭黑。
在本说明书和权利要求书中，所谓“半导体层”是指由具有半导电性能的材料制成的层，所述具有半导电性能的材料是例如添加有例如炭黑以获得在室温下具有小于500Q·m，例如小于20Q·m的体积电阻率值的聚合物基质。炭黑的量可以在1重量％-50重量％的范围内，例如在3重量％-30重量％的范围内，相对于聚合物的重量计。
在一个实施方案中，本公开的电缆的绝缘层由交联的聚乙烯 (XLPE)或EPR制成。
按照本公开，所述填料层由LS0H聚合物组合物制成，所述LS0H 聚合物组合物含有密度低于0.93g/cm3的聚乙烯(PE)和金属氢氧化物。
适合用于本发明填料层的聚合物组合物的聚乙烯的实例是聚乙烯均聚物或共聚物，例如低密度聚乙烯(LDPE)，极低密度聚乙烯(VLDPE)，超低密度聚乙烯(ULDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)，二元乙丙橡胶 (EPR)，三元乙丙橡胶(EPDM)或它们的混合物。
在一个实施方案中，适合用于本发明填料层的聚合物组合物的聚乙烯具有低于0.91g/cm3，例如低于0.90g/cm3的密度，按照ASTM D792-08测定。
在一个实施方案中，本发明填料层的聚合物组合物包含LLDPE，其为乙烯和选自丁烯、己烯或辛烯的共聚单体的共聚物。按照本公开的LLDPE可以是通过Ziegler–Natta或金属茂催化剂制备的。
在一个实施方案中，形成所述填料层的聚合物组合物包含LLDPE 与EPR或EPDM的混合物作为基础聚合物。
在一个实施方案中，所述金属氢氧化物选自氢氧化镁、氢氧化铝或它们的组合。适合用于形成所述电缆填料层的聚合物组合物的金属氢氧化物的一个实例是氢氧化镁，其是合成的或天然源的(水镁石)，任选被表面处理。
在形成所述填料层的LS0H聚合物组合物中的金属氢氧化物如氢氧化镁或氢氧化铝的量可以高于400phr，例如在600phr-950phr的范围内。
在一个实施方案中，本发明填料层的聚合物组合物包含添加剂，例如加工助剂，润滑剂，偶联剂和抗氧剂。
适合该目的的常规抗氧剂是例如：聚合的三甲基二氢喹啉，4,4'- 硫代双(3-甲基-6-叔丁基)苯酚，季戊四醇四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]，2,2'-硫代-二亚乙基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]等或它们的混合物。
通常添加到所述基础聚合物中的加工助剂是例如硬脂酸钙，硬脂酸锌，硬脂酸，石蜡，硅橡胶等，和它们的混合物。
使用的润滑剂是例如低分子量的石蜡，硬脂酸，硬脂酰胺，油酰胺，芥酸酰胺。
为了进一步改善上述无机填料和聚合物基质间的相容性，可以使用偶联剂。该偶联剂可以选自本领域已知的那些，例如：饱和硅烷化合物或含有至少一个烯属不饱和度的硅烷化合物；过氧化物或它们的混合物。作为替代，可以使用一元羧酸或二元羧酸酐，任选地接枝到所述基础聚合物上。
由上述LS0H材料制成的本公开的填料层被挤出到所述导电屏蔽物上并进入和填充所述金属丝网和如果存在的所述导电屏蔽物的金属带间的间隙。这样，在着火的情况下通过阻碍热传输到电缆的最内层，所述填料层可以帮助保持绝缘性能和确保所述电缆运行所希望的时间。
按照本公开，所述电缆的外护套由低烟零卤素(LS0H)组合物制成，所述低烟零卤素(LS0H)组合物包含EVA和密度低于0.93g/cm3的聚乙烯的聚合物混合物，所述聚合物混合物填充有金属氢氧化物和层状硅酸盐粘土。
在一个实施方案中，形成所述外护套的LS0H组合物不含任何膨胀型材料。
适合用于本发明外护套的聚合物组合物的聚乙烯的实例与上面针对本发明填料层所列出的那些一样。
在一个实施方案中，本发明外护套的聚合物组合物中的聚乙烯聚合物具有低于0.91g/cm3的密度，按照ASTM 792-08测定。
在一个实施方案中，本发明外护套的聚合物组合物中的聚乙烯聚合物是LLDPE。
所述形成本发明电缆外护套的聚合物组合物中的EVA聚合物可以具有至少15wt％，例如15wt％-35wt％范围内的醋酸乙烯酯共聚单体平均含量。在形成本发明外护套的所述聚合物组合物中，可以存在具有不同醋酸乙烯酯含量的EVA的混合物。
在一个实施方案中，在所述形成外护套的聚合物组合物中所述 EVA聚合物和所述聚乙烯聚合物(聚乙烯均聚物和/或共聚物)的比在9：1-1：1的范围内，例如在8：2-6：4的范围内。
在一个实施方案中，所述形成外护套的聚合物组合物中的金属氢氧化物选自天然或合成源的氢氧化镁、氢氧化铝或它们的组合。金属氢氧化物如氢氧化镁或氢氧化铝的量可以为最多190phr，例如在 100phr-180phr的范围内。
所述层状硅酸盐粘土可以被以1-15phr，例如5-13phr的量包含在所述形成电缆外护套的聚合物组合物中。
层状硅酸盐粘土可以是层状的。所述层状硅酸盐粘土可以选自下组：蒙脱土，膨润土，dellite，麦羟硅钠石，皂石，合成锂皂石，海泡石，绿坡缕石，锂蒙脱石，贝得石，蛭石，高岭石，囊脱石，铬岭石，斯皂石，pyrosite，锌蒙脱石，水羟硅钠石和它们的组合。
所述层状硅酸盐粘土可以是天然存在的或合成的。
在一个优选的实施方案中，包括在形成电缆外护套的所述聚合物组合物中的所述层状硅酸盐粘土是蒙脱土或膨润土。
本发明外护套组合物的层状硅酸盐粘土可以是化学改性的，例如通过与铵盐如二甲基二氢化牛油氯化铵或二甲基苄基氢化牛油氯化铵的成盐反应。所述通过阳离子涂层的化学改性允许增加层状硅酸盐粘土与聚合物基质的相容性。
本发明外护套组合物的层状硅酸盐粘土可以具有5-20μm的平均粒径尺寸(平均粒径d50)。
在一个实施方案中，本发明外护套的聚合物组合物包含添加剂，例如加工助剂，润滑剂，偶联剂和抗氧剂，它们从上面针对填料层所例举的那些中选择。
不希望被这样的理论束缚，本发明人推测与金属氢氧化物组合的层状硅酸盐粘土允许显著增加在外护套聚合物材料燃烧过程中如在着火的情况下形成的焦炭的强度。另外，层状硅酸盐粘土在形成所述外护套的聚合物组合物中的存在允许降低用在所述组合物中的金属氢氧化物的量，同时保持所希望的阻燃性能，由此防止所述聚合物组合物的机械性能变差和在挤出工艺中保持形成所述外护套的聚合物组合物的好的可加工性。
由于所述外护套与下层的填料层直接接触，所述外护套和所述填料层彼此粘合而形成完整装配物，在着火的情况下该完整装配物允许燃烧的外护套聚合物材料保留在原位和起到阻挡火焰蔓延到电缆内的阻挡物的作用。同时，所述外护套材料以基本上均匀的方式碳化并产生防止电缆内温度快速和高度上升和融化的所述完整装配物的聚合物材料移动的热隔绝物，由此改善所述电缆的耐滴下性。
如实施例中显示的，申请人发现，当暴露于高温时如在着火的情况下，使用本公开的分别用于填料层和用于外护套的聚合物组合物形成的MV电缆不显示燃烧液滴产生(滴下)，同时不损害其它测试的、与有限的火焰和毒烟产生和扩散有关的耐火焰性能，由此允许所述电缆被证明通过现行国际标准证书如EN50399：2011/A1(2016)中较高分类的较严苛要求。
本公开的电缆可以基于本领域技术人员已知的电缆制造技术生产。特别地，本公开的MV电缆的内绝缘***、填料层和外护套可以使用常规方法形成，选择厚度以满足所述电缆的特定应用的要求和需要。
现在将参考以下实施例描述本公开，提供所述实施例仅是为了举例说明的目的，并且因此所述实施例不应被解释成以任何方式限制本公开的范围。
实施例1
使用常规挤出方法制备按照本公开的MV电缆(下面称为电缆A)的样品。
电缆A具有与图1中显示的电缆10一样的结构。
电缆A的绝缘层由EPR制成。
电缆A的填料层由LS0H聚合物组合物制备，所述LS0H聚合物组合物包含在以下表1中报告的组分和相关量。
表1
组分 PHR Wt％
聚合物基料A1 100 11.5
氢氧化镁 804 85.3
添加剂 38 3.2
聚合物基料A1＝乙烯-辛烯共聚物(密度：0.87g/cm3)/三元乙丙聚合物(密度：0.86g/cm3)85：15。
氢氧化镁＝天然氢氧化镁，具有未处理的表面并具有约5mm的平均粒径(d50)。
电缆A的外护套由LS0H组合物制备，所述LS0H组合物包含在以下表2中报告的组分和相关量。
表2
组分 PHR Wt％
聚合物基料B1 34.1 11.6
聚合物基料B2 65.9 22.5
层状硅酸盐粘土 9.9 3.4
氢氧化铝 170.5 58.2
添加剂 12.5 4.3
聚合物基料B1＝线性低密度聚乙烯(密度：0.90g/cm3)。
聚合物基料B2＝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(VA含量：27％)/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(VA含量：19％)1：1。
层状硅酸盐粘土＝蒙脱土二甲基二氢化牛油铵盐(粒径7-9μm)
氢氧化铝＝沉淀(合成的)氢氧化铝，具有未处理的表面并具有1mm 的平均粒径(d50)。
实施例2(对比)
使用常规挤出方法制备对比MV电缆(下面称为电缆B)的样品。
电缆B具有与实施例1的电缆A一样的结构。
然而，电缆B的绝缘层由XLPE制成。
电缆B的填料层由上面表1中报告的LS0H组合物制成。
电缆B的外护套由包含下表3中报告的组分和相关量的LS0H组合物制成。
表3
Figure BDA0003413958420000121
Figure BDA0003413958420000131
聚合物基料C＝乙烯-辛烯共聚物(密度：0.88g/cm3)/线性低密度聚乙烯(密度：0.91g/cm3)1：0.4。
氢氧化镁＝天然氢氧化镁，具有未处理的表面且具有约3-4mm的平均粒径(d50)。
实施例3(对比)
使用常规挤出方法制备对比MV电缆(下面称为电缆C)的样品。
电缆C的结构不同于实施例1的电缆A的结构，因为不存在填料层。因此，在电缆C中，外护套与导电屏蔽物直接接触。
电缆C的绝缘层由XLPE制成。
电缆C的外护套由包含下表4中报告的组分和相关量的LS0H组合物制成。
表4
组分 PHR Wt％
聚合物基料D 100 45.9
氢氧化镁 113.3 52.11
添加剂 4.114 1.9
聚合物基料D＝乙烯-辛烯共聚物(密度：0.88g/cm3)/聚乙烯(密度：0.94g/cm3)1：0.6。
氢氧化镁＝天然氢氧化镁，具有未处理的表面且具有约3mm的平均粒径(d50)。
实施例4
对实施例1-3的电缆A-C进行着火条件下的测试。
用于所述着火条件下的测试的装置基本上如欧洲标准EN50399： 2011/A1(2016)和IEC61034-2(2005)中所规定，其按照2015年7月1 日the Commission DelegatedRegulation(EU)2016/364的表4允许测定以下参数：火势蔓延(FS)，热释放速率(HRR)，总热释放(THR)，烟产生速率(SPR)，总烟产生(TSP)，火焰生长速率指数(FIGRA)和燃烧液滴的持续时间以及其它。
在所述测试过程中，所有上述电缆经历采用20.5kW丙烷/空气点火源的火焰测试20分钟。
所述测试的结果被显示在下表5中，其中对比电缆B和C被用星号标记。
表5
参数 电缆A 电缆B* 电缆C*
FS(米) 0.64 0.79 0.8/0.82
峰值HRR(KW) 24.9 7.2 26.4/30.3
峰值SPR(m<sup>2</sup>/s) 0.01 0.01 0.02
THR(MJ) 6.50 4.9 7.2/10.0
TSP(m<sup>2</sup>) 5.20 4.3 11.3/13.4
FIGRA(W/s) 26.80 19.4 29.3/38.5
液滴 d0 d2 d1/d2
分类 B2ca,s1,d0 B2ca,s1,d2 B2ca,s1,d1/Cca,s1,d2
从上述结果看到，本公开的电缆A和对比电缆B都达到the Commission DelegatedRegulation(EU)2016/364的表4的B2ca资格(低着火危险的电缆)，具有：
FS(火势蔓延)≤1.5m；
THR(总热释放)≤15MJ；
峰值HRR(热释放速率)≤30kW；和
FIGRA(火焰生长速率指数)≤150W/s。
不同的是，电缆C达到B2ca或Cca资格，因为HRR峰值的结果略高于30kW且≤60kW。
另外，所有上述电缆达到s1资格，因为TSP≤50m2和峰值SPR ≤0.25m2/s。
然而，对比电缆B和C都显示了燃烧液滴的产生，并且电缆B达到d2资格(在1.200秒内燃烧液滴/颗粒持续存在超过10秒)，而电缆 C达到d2或d1资格(在1.200秒内无燃烧液滴/颗粒持续存在超过10 秒)。
令人惊讶地，包括由本公开的组合物制成的填料层和外护套的电缆A显示在1.200秒内无燃烧液滴/颗粒，并且因此它达到d0资格，即按照the Commission DelegatedRegulation(EU)2016/364的表 4的最高分类。同时，测试的与有限的火焰和毒烟产生和扩散有关的其它耐火焰性能被保持。

Claims (14)

1.中压电缆(10)，其包含：
-导体(11)；
-安排在相对于所述导体(11)来说径向外部位置的内半导体层(12)；
-安排在相对于所述内半导体层(12)来说径向外部位置且直接接触所述内半导体层(12)的绝缘层(13)；
-安排在相对于所述绝缘层(13)来说径向外部位置且直接接触所述绝缘层(13)的外半导体层(14)；
-安排在相对于所述外半导体层(14)来说径向外部位置的金属丝网(15)；
-安排在相对于所述金属丝网(15)来说径向外部位置且互穿在所述金属丝网(15)内的填料层(16)，所述填料层(16)由包含密度低于0.93g/cm3的聚乙烯均聚物和/或共聚物以及金属氢氧化物的、挤出的弹性体低烟零卤素(LS0H)组合物制成；和
-安排在相对于所述填料层(16)来说径向外部位置且直接接触所述填料层(16)的外护套(17)，所述外护套(17)由低烟零卤素(LS0H)组合物制成，所述低烟零卤素(LS0H)组合物包含EVA聚合物和密度低于0.93g/cm3的聚乙烯均聚物和/或共聚物的聚合物混合物，所述聚合物混合物加载有金属氢氧化物和层状硅酸盐粘土。
2.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述内半导体层(12)、所述绝缘层(13)和所述外半导体层(14)中每一个都由选自下组的乙烯聚合物或共聚物制成：聚丙烯共聚物，中密度聚乙烯(MDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，极低密度聚乙烯(VLDPE)，超低密度聚乙烯(ULDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)，二元乙丙橡胶(EPR)，三元乙丙橡胶(EPDM)共聚物。
3.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述绝缘层(13)由交联的聚乙烯或EPR制成。
4.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述形成填料层(16)的LS0H组合物包含LLDPE，EPR，EPDM或它们的混合物。
5.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述形成填料层(16)的LS0H组合物包含密度低于0.91g/cm3的聚乙烯均聚物和/或共聚物。
6.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述形成填料层(16)的LS0H组合物中的金属氢氧化物的量高于400phr。
7.权利要求1所述的电缆(10)，其中在所述形成外护套的LS0H组合物中所述EVA聚合物和所述聚乙烯均聚物和/或共聚物的比在9：1-1：1的范围内，例如在8：2-6：4的范围内。
8.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述形成外护套(17)的LS0H组合物包含LLDPE，EPR，EPDM或它们的混合物。
9.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述形成外护套(17)的LS0H组合物中的金属氢氧化物的量为最多190phr。
10.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述金属氢氧化物选自氢氧化镁，氢氧化铝或它们的组合。
11.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述层状硅酸盐粘土选自下组：蒙脱土，膨润土，dellite，麦羟硅钠石，皂石，合成锂皂石，海泡石，绿坡缕石，锂蒙脱石，贝得石，蛭石，高岭石，囊脱石，铬岭石，斯皂石，pyrosite，锌蒙脱石，水羟硅钠石和它们的组合。
12.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述层状硅酸盐粘土是具有5-20μm的平均粒径尺寸的蒙脱土。
13.权利要求1所述的电缆(10)，其中在所述形成外护套(17)的聚合物组合物中层状硅酸盐的量为1-15phr，例如5-13phr。
14.权利要求1所述的电缆(10)，其中所述形成外护套(17)的LS0H组合物不含任何膨胀型材料。
CN202111540622.XA 2020-12-23 2021-12-16 具有改进的火焰下性能的中压电缆 Pending CN114664493A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102020000032015A IT202000032015A1 (it) 2020-12-23 2020-12-23 Cavo elettrico di media tensione con miglior comportamento al fuoco
IT102020000032015 2020-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114664493A true CN114664493A (zh) 2022-06-24

Family

ID=74759423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111540622.XA Pending CN114664493A (zh) 2020-12-23 2021-12-16 具有改进的火焰下性能的中压电缆

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11694822B2 (zh)
EP (1) EP4020504A1 (zh)
CN (1) CN114664493A (zh)
AU (1) AU2022200007A1 (zh)
IT (1) IT202000032015A1 (zh)

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2371300C (en) 1999-04-30 2011-04-05 Alcan International Limited Fire retardant compositions
US6492453B1 (en) * 1999-09-24 2002-12-10 Alphagary Corporation Low smoke emission, low corrosivity, low toxicity, low heat release, flame retardant, zero halogen polymeric compositions
BR0112004B1 (pt) 2000-06-28 2010-11-16 Cabo para transporte ou distribuição de energia elétrica em média e alta voltagens, e, composição polimérica usada para confecção do cabo.
US6740396B2 (en) * 2001-02-26 2004-05-25 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. Cable with coating of a composite material
FR2837494B1 (fr) 2002-03-21 2006-06-23 Cit Alcatel Composition intumescente non-hallogenee pour gaine de cable de telecommunication
WO2004066317A1 (en) 2003-01-20 2004-08-05 Gabriele Perego Cable with recycable covering layer
WO2004074361A1 (en) * 2003-02-18 2004-09-02 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Flame retardant composition
US20050045368A1 (en) 2003-09-02 2005-03-03 Keogh Michael John Dual layer wire and cable
ES2304247T3 (es) * 2003-12-24 2008-10-01 Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L. Proceso de fabricacion de un cable autoextinguible.
FR2870543B1 (fr) * 2004-05-21 2006-07-21 Nexans Sa Cable resistant au feu
CN101297379B (zh) 2005-10-25 2011-06-15 普雷斯曼电缆及***能源有限公司 含介电液和热塑性聚合物的混合物的能量电缆
BRPI0622127B1 (pt) 2006-11-15 2017-10-10 Prysmian S.P.A. Energy cable
CA2673032C (en) 2006-12-15 2014-02-04 Prysmian S.P.A. Power transmission cable
RU2547011C2 (ru) 2010-01-29 2015-04-10 Призмиан С.П.А. Энергетический кабель
MX348660B (es) * 2011-11-04 2017-05-29 Servicios Condumex Sa Composicion para aislamientos termoplasticos libres de halogenos, retardantes a la flama, con baja emision de humos obscuros y buenas propiedades electricas en agua.
CA2940066A1 (en) * 2014-02-27 2015-09-03 ARLANXEO Canada Inc. Process for the production of modified butyl rubber
EP3353334B1 (en) * 2015-09-25 2020-09-23 Prysmian S.p.A. Power cable of aluminium coated with a tetrazole compound corrosion inhibitor
FR3049948B1 (fr) * 2016-04-07 2019-07-19 Nexans Couche composite resistante au feu pour cable ou accessoire pour cable
CN111415773A (zh) * 2020-02-20 2020-07-14 江苏浦漕科技股份有限公司 聚乙烯绝缘聚烯烃护套低烟无卤阻燃同轴电缆
CN111533987B (zh) * 2020-06-29 2022-08-09 苏州美昱高分子材料有限公司 一种储能电缆用无卤交联聚烯烃电缆料

Also Published As

Publication number Publication date
US20220199289A1 (en) 2022-06-23
US11694822B2 (en) 2023-07-04
AU2022200007A1 (en) 2022-07-07
EP4020504A1 (en) 2022-06-29
IT202000032015A1 (it) 2022-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1859456B1 (en) Plenum cable-flame retardant layer/component with excellent aging properties
US10497489B2 (en) Cable
US11031152B2 (en) Flame- retardant electrical cable
MX2007002263A (es) Cable automotriz retardante de flama y reticulado mejorado.
JP2015097210A (ja) 無リン系ノンハロゲン難燃絶縁電線および無リン系ノンハロゲン難燃ケーブル
JP5191732B2 (ja) 通信ケーブル−難燃性セパレータ
CN114664493A (zh) 具有改进的火焰下性能的中压电缆
EP3712907B1 (en) Flame retardant electrical cable
AU2018420983B2 (en) Flame retardant electrical cable
EP4207218A1 (en) Flame-retardant cable with self-extinguishing coating layer
EP4207219B1 (en) Flame-retardant cable with self-extinguishing layer
US12014848B2 (en) Flame-retardant cable with self-extinguishing coating layer

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination